劉希成

（贛州市公路發(fā)展中心尋烏分中心,江西 尋烏 342200）

0 引言

NovaChip超薄磨耗層為1.5～2.5 cm厚的瀝青混凝土路面層，具有抗滑、降噪、抗車(chē)轍、抗磨耗、減少水霧等性能優(yōu)勢(shì)，對(duì)于舊路功能性恢復(fù)、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)及交通量大、路面性能要求高的新建高等級(jí)公路均較為適用。NovaChip是超薄磨耗層技術(shù)之一，其作為路面表面層具備優(yōu)異的抗滑性能，能修復(fù)路面既有裂縫，提升路面平整度，并能有效延長(zhǎng)路面使用壽命。當(dāng)前國(guó)外學(xué)者對(duì)于NovaChip超薄磨耗層罩面的研究成果豐富，此項(xiàng)養(yǎng)護(hù)技術(shù)應(yīng)用范圍也日益廣泛，但是國(guó)內(nèi)對(duì)于NovaChip超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)技術(shù)的研究多集中于工程養(yǎng)護(hù)效果方面，對(duì)超薄磨耗層瀝青混凝土性能、配合比設(shè)計(jì)等研究較少[1]。通過(guò)該文分析，以期為NovaChip超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)的推廣應(yīng)用提供參考。

1 工程概況

某公路樁號(hào)K31+000～K137+850，線路長(zhǎng)106.85 km，采用瀝青路面，雙向四車(chē)道設(shè)計(jì)，于2012年年底建成通車(chē)。該公路所在區(qū)域氣候條件惡劣，夏季高溫，冬季凍融循環(huán)天氣常見(jiàn)。根據(jù)對(duì)交通運(yùn)行規(guī)模的統(tǒng)計(jì)，部分路段超載超限車(chē)輛多，貨車(chē)通行量大，對(duì)應(yīng)路段先后出現(xiàn)坑槽、裂縫、唧漿等病害。

為提升路用性能，公路管理部門(mén)決定于2021年底對(duì)病害路段加鋪超薄磨耗層瀝青混凝土。病害路段交通量大，無(wú)法完全封閉交通，故采用半幅施工半幅封閉的方式。為加快施工進(jìn)度，半幅施工時(shí)采用流水作業(yè)，按照1.5 cm厚度銑刨5 000 m長(zhǎng)度，采用清水沖洗銑刨后的路面，晾曬至少24 h并確保路面完全干燥后用鼓風(fēng)機(jī)將路面和縫隙中的雜物、塵土、松散顆粒徹底吹除，此后開(kāi)始攤鋪，鋪筑厚度為2 cm的斷級(jí)配超薄磨耗層罩面。

2 原材料及配合比

2.1 原材料

公路養(yǎng)護(hù)中超薄磨耗層瀝青混凝土所使用原材料包括粗細(xì)集料、瀝青、礦粉、抗剝落劑等。

（1）集料：磨耗層因位于公路路面表層，直接承受交通荷載，耐磨方面有較高要求，故粗集料應(yīng)使用白云石、玄武巖、破碎礫石、輝綠巖等高等級(jí)公路路面集料。該工程選用干燥潔凈、表面粗糙、無(wú)風(fēng)化、耐磨性?xún)?yōu)良的玄武巖，分5.6～8 mm、8～11.4 mm兩檔。細(xì)集料則使用干燥潔凈、無(wú)雜質(zhì)、無(wú)風(fēng)化、粒徑4.75 mm以下的石灰?guī)r機(jī)制砂，分0～1.2 mm、1.2～2.5 mm兩檔。具體指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 粗細(xì)集料性能

（2）瀝青：瀝青材料既要對(duì)集料有較好的握裹力，具備高黏附性，還要具備抗剝離性、防水性和抗磨耗性，故該工程選用超薄磨耗層專(zhuān)用的SBS改性瀝青，性能指標(biāo)具體見(jiàn)表2。

表2 SBS改性瀝青性能

（3）礦粉：選用工程所在地光明石料廠石灰?guī)r礦粉，性能見(jiàn)表3。

表3 礦粉性能

（4）抗剝落劑：該工程使用AR78型固體抗剝落劑，按照瀝青用量的3‰摻加。

超薄磨耗層混合料為斷級(jí)配瀝青混合料[2]，其紋理與開(kāi)級(jí)配磨耗層類(lèi)似，可顯著提升路表層的耐磨性和抗滑性。結(jié)合類(lèi)似工程施工經(jīng)驗(yàn)，NovaChip磨耗層抗剪性能比其他級(jí)配優(yōu)異，且路用性能優(yōu)良，故該公路試驗(yàn)段超薄磨耗層采用NovaChip級(jí)配。在攤鋪厚度的制約下，超薄瀝青混凝土主要以公稱(chēng)粒徑在13 mm以?xún)?nèi)的細(xì)粒式混凝土為主，級(jí)配具體見(jiàn)圖1。

2.2 配合比設(shè)計(jì)

采用應(yīng)用較為廣泛的馬歇爾配合比設(shè)計(jì)方法進(jìn)行該公路養(yǎng)護(hù)超薄磨耗層配合比設(shè)計(jì)，為驗(yàn)證超薄磨耗層性能及配合比是否滿足《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/D50—2017）要求，還增加了飛散試驗(yàn)和瀝青混合料析漏試驗(yàn)。按照瀝青用量分別為4.5%、5.0%、5.5%、6.0%、6.5%成型試件，并進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

結(jié)合規(guī)范以及控制瀝青油膜厚度的考慮，應(yīng)將最佳油石比確定為5.2%，并在該油石比下進(jìn)行瀝青混合料飛散試驗(yàn)和析漏試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均符合規(guī)范。

3 路用性能驗(yàn)證

高速公路超薄磨耗層在運(yùn)行過(guò)程中同時(shí)受到交通荷載及自然因素的作用，這就對(duì)超薄磨耗層力學(xué)強(qiáng)度、抗磨耗性、耐久性、抗滑性及行車(chē)舒適性提出較高的要求。在施工方案設(shè)計(jì)階段，必須全面研究超薄磨耗層的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)性等路用性能。根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG/E20—2011）成型NovaChip試件，展開(kāi)車(chē)轍試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)、滲水試驗(yàn)等。

3.1 高溫穩(wěn)定性

將成型14 h的A、B、C三組標(biāo)準(zhǔn)車(chē)轍板試件放置在60 ℃烘箱中養(yǎng)護(hù)4 h，在60 ℃的溫度下展開(kāi)車(chē)轍試驗(yàn)，試驗(yàn)荷載0.7 MPa。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，A、B、C三組試件動(dòng)穩(wěn)定度分別為8 484次/mm、8 971次/mm、9 489次/mm，均值為8 981次/mm；車(chē)轍深度依次為1.56 mm、1.47 mm、1.45 mm，均值為1.48 mm。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，NovaChip試件動(dòng)穩(wěn)定度高出規(guī)范值3 000次/mm，車(chē)轍板深度小，高溫穩(wěn)定性能優(yōu)異。

3.2 水穩(wěn)性

瀝青路面結(jié)構(gòu)在水環(huán)境下經(jīng)過(guò)溫度脹縮及交通荷載的反復(fù)作用，水分將侵入瀝青和集料界面而形成水膜，并在水動(dòng)力影響下，使瀝青膜從集料表面剝離，引發(fā)路面病害。評(píng)價(jià)超薄磨耗層瀝青混凝土水穩(wěn)性的方法主要是通過(guò)浸水馬歇爾試驗(yàn)，制備兩組馬歇爾試件，分別在60 ℃水中養(yǎng)護(hù)30 min和48 h，檢測(cè)并比較兩組瀝青混凝土試件浸水前后力學(xué)性能的變動(dòng)程度[3]。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，NovaChip試件的水穩(wěn)性均滿足規(guī)范。

3.3 低溫抗裂性

為驗(yàn)證超薄磨耗層瀝青混合料低溫抗裂性，制備長(zhǎng)×寬×高為40 mm×40 mm×250 mm、跨距200 mm的小梁試件，進(jìn)行-10 ℃彎曲試驗(yàn)。試驗(yàn)在MTS810閉環(huán)電液伺服機(jī)上展開(kāi)，并按照50 mm/min的速率加載。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，在-10 ℃的低溫下，超薄磨耗層瀝青混凝土彎拉應(yīng)變?yōu)? 087 με，表明瀝青混合料具備較好的低溫抗裂性。

4 超薄磨耗層施工要點(diǎn)

4.1 底層處理

在加鋪超薄磨耗層瀝青混凝土罩面前必須全面檢測(cè)原路面外觀及內(nèi)部質(zhì)量，處理和修復(fù)原路面病害，具體而言：①對(duì)于寬度在0.6～1.3 cm之間的裂縫采用膨脹率達(dá)標(biāo)的填縫料填補(bǔ)；對(duì)于寬度在1.3 cm以?xún)?nèi)的裂縫通過(guò)瀝青砂填補(bǔ)后壓實(shí)即可；②深度在2 cm以上的坑槽、疲勞裂縫、網(wǎng)裂及局部積水等病害必須填補(bǔ)；③錯(cuò)臺(tái)1 cm以上的區(qū)域應(yīng)先通過(guò)壓漿填補(bǔ)脫空后再加鋪找平層處理；④在對(duì)舊路面銑刨處理前，應(yīng)檢查精刨刨鼓、刀頭磨損等情況，并盡可能以較低速度銑刨，避免破壞原路面；⑤對(duì)于路面兩側(cè)或人工收縮縫兩側(cè)等銑刨機(jī)無(wú)法銑刨到的預(yù)留部位，應(yīng)采用人工方式清掃。待原路面平整度和橫坡度均恢復(fù)后，通過(guò)清水徹底清洗路面，并晾曬24 h保證原路面清潔干燥，并無(wú)松散及不穩(wěn)定顆粒。

4.2 超薄磨耗層瀝青混凝土制備

混合料拌和前應(yīng)進(jìn)行拌和機(jī)計(jì)量系統(tǒng)的檢查和校準(zhǔn)，并檢修機(jī)械傳動(dòng)及傳送系統(tǒng)，確保運(yùn)轉(zhuǎn)正常。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)能力及施工進(jìn)度計(jì)劃調(diào)整、更換熱料倉(cāng)篩網(wǎng)。

在冷料倉(cāng)取料后采用水篩法進(jìn)行篩分試驗(yàn)[4]，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和設(shè)計(jì)級(jí)配調(diào)整冷料進(jìn)料比、冷料上料器振幅、轉(zhuǎn)速及料門(mén)運(yùn)轉(zhuǎn)角度。此后從熱料倉(cāng)取料，進(jìn)行篩分試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和設(shè)計(jì)級(jí)配調(diào)整熱料倉(cāng)進(jìn)料比。最后通過(guò)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀壓實(shí)后確定瀝青用量和體積性質(zhì)[5]。根據(jù)以上結(jié)果調(diào)整施工配合比。

該工程采用DJ4000型間歇式瀝青拌和機(jī)進(jìn)行超薄磨耗層瀝青混凝土生產(chǎn)，集料和瀝青加熱溫度應(yīng)控制在180～190 ℃和165～175 ℃之間，拌和溫度不超出170～180 ℃，拌和時(shí)間為30～45 s。制備好的超薄磨耗層瀝青混合料通過(guò)15 t自卸車(chē)運(yùn)輸?；旌狭涎b車(chē)前，必須在車(chē)廂側(cè)面和底部均勻涂抹防黏劑。裝料期間車(chē)輛應(yīng)前后移動(dòng)，分次裝料，減少集料離析，裝車(chē)后采用雙層防雨布覆蓋車(chē)廂，起到防塵、保溫的效果。

4.3 攤鋪及碾壓

攤鋪施工前在原瀝青混凝土路面噴灑Novabond黏層油，噴灑量精確控制在1 L/m2，黏層油噴灑后5 s內(nèi)進(jìn)行超薄磨耗層混合料攤鋪，攤鋪過(guò)程由專(zhuān)門(mén)的NovaPaver施工機(jī)械一次完成，該專(zhuān)用機(jī)械的使用能確保斷級(jí)配瀝青混合料和防水黏結(jié)層同步施工，一次成型。此時(shí)，乳化瀝青上升后裹覆熱拌瀝青混合料。待Novabond黏層油破乳后超薄磨耗層瀝青混凝土層便和原路面牢固黏結(jié)，隨后由壓路機(jī)碾壓成型。攤鋪溫度控制在150～170 ℃之間，攤鋪速度為9～12 m/min，攤鋪過(guò)程中螺旋布料應(yīng)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，且混合料高度應(yīng)至少達(dá)到布料器高度的2/3，防止混合料出現(xiàn)離析。

超薄磨耗層碾壓施工過(guò)程與SMA施工過(guò)程基本一致，NovaChip瀝青混凝土碾壓既要提升壓實(shí)度，又必須保證集料穩(wěn)定嵌擠，故該公路超薄磨耗罩面層碾壓施工僅通過(guò)1臺(tái)10～12 t雙鋼輪壓路機(jī)靜壓3遍，即初壓、復(fù)壓和終壓。為保證碾壓質(zhì)量，應(yīng)在熱瀝青混凝土攤鋪完成且路面溫度降至120 ℃前緊跟壓實(shí)。壓路機(jī)不得在未碾壓成型及攤鋪后的熱瀝青層面停留、轉(zhuǎn)向和掉頭。

縱向接縫采用垂直接縫形式[6]，壓路機(jī)碾壓時(shí)應(yīng)位于已經(jīng)壓實(shí)層面，先碾壓新鋪筑面層，再逐漸錯(cuò)過(guò)新鋪筑面層后和新攤鋪混合料一起碾壓，最后進(jìn)行縱向碾壓，保證接縫處混合料平順密實(shí)。

4.4 驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)合現(xiàn)行瀝青混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，該公路養(yǎng)護(hù)工程超薄磨耗層施工結(jié)束后應(yīng)按照表5要求展開(kāi)質(zhì)量檢測(cè)和驗(yàn)收[7]。驗(yàn)收結(jié)果表明，該公路路面NovaChip超薄磨耗層瀝青混凝土施工質(zhì)量符合驗(yàn)收要求。

表5 超薄磨耗層施工質(zhì)量驗(yàn)收要求

5 結(jié)論

綜上所述，NovaChip超薄磨耗層瀝青混凝土養(yǎng)護(hù)技術(shù)能快速恢復(fù)病害路面路用性能，但是無(wú)法解決結(jié)構(gòu)性病害，故在磨耗層施工前必須徹底處理好原路面病害。因使用性能優(yōu)良的改性乳化瀝青黏結(jié)層、面層混合料及先進(jìn)的NovaPaver施工機(jī)械，超薄磨耗層瀝青混凝土路面抗磨耗、抗滑、抗?jié)B水性能優(yōu)異，可有效防止降雨天氣下路面水膜的形成，提升路面平整度，工期短，能在不中斷交通情況下半幅施工并快速開(kāi)放交通。